Gökbilimcilerden oluşan ekip, var olmaması gereken galaksiyi keşfetti

Arizona Eyalet Üniversitesi Araştırma Görevlisi Yardımcısı Tim Carleton liderliğindeki bir gökbilimci ekibi, James Webb Uzay Teleskobu görüntülemesinde görünen ve birincil gözlem hedefi olmayan bir cüce galaksi keşfetti.

Galaksiler yerçekimi ile birbirine bağlıdır ve yıldızlar ve gezegenlerden oluşur; geniş toz ve gaz bulutlarının yanı sıra karanlık madde de içerir. Cüce galaksiler evrende en çok bulunan galaksilerdir ve tanımları gereği küçüktür ve parlaklıkları düşüktür. Onların 100 milyondan az yıldızı varken, örneğin Samanyolu’nun yaklaşık 200 milyar yıldızı var.

Önceki büyük spektroskopik araştırmaların ulaşamayacağı “aşırı yaygın gökadaların” bolluğuna ilişkin son cüce gökada gözlemleri, cüce gökada popülasyonuna ilişkin anlayışımızın eksik olabileceğini düşündürmektedir.

Yeni yayınlanan bir çalışmada, Carleton ve ekibi başlangıçta JWST Prime Galaksi Dışı Reiyonizasyon ve Merceklenme Bilimi (PEARLS) projesinin bir parçası olarak bir galaksi kümesine bakıyordu.

Cüce galaksi PEARLSDG, ekibin JWST görüntülemelerinin bazılarında göründü. Hedef kesinlikle değildi; ana gözlem alanının biraz uzağında, hiçbir şey görmeyi beklemedikleri uzay bölgesinde.

Sonuçları şöyle oldu yayınlanan içinde Astrofizik Günlük Mektupları.

PEARLSDG, görmeyi bekleyeceğiniz bir cüce galaksinin olağan özelliklerine sahip değildi. Yakındaki bir galaksiyle etkileşime girmiyor ama aynı zamanda yeni yıldızlar da oluşturmuyor. Görünüşe göre bu, izole edilmiş hareketsiz bir galaksinin ilginç bir durumu.

“Bu tür izole edilmiş hareketsiz cüce galaksiler, nispeten birkaç durum dışında daha önce gerçekten görülmemişti. Galaksinin evrimi hakkındaki mevcut anlayışımız göz önüne alındığında, onların var olması gerçekten beklenmiyor, dolayısıyla bu nesneyi görmemiz, teorilerimizi geliştirmemize yardımcı oluyor. galaksi oluşumu” dedi Carleton. “Genellikle orada kendi başlarına bulunan cüce galaksiler yeni yıldızlar oluşturmaya devam ediyor.”

Şimdiye kadar gökbilimcilerin galaksi evrimi anlayışı, genç yıldızlar oluşturmaya devam eden izole bir galaksiyi ya da daha büyük bir eşlik eden galaksiyle etkileşime gireceğini gösteriyordu. Bu teori, eski bir yıldız popülasyonu olarak ortaya çıkan, yeni yıldızlar oluşturmayan ve kendi başına kalan PEARLSDG için geçerli değildi.

Daha da şaşırtıcı bir şekilde ekibin JWST görüntülerinde tek tek yıldızlar gözlemlenebiliyor. Bu yıldızlar JWST dalga boylarında daha parlaktır; bu yıldızları bu düzeyde ayrıntıyla görebildiğimiz en uzak galaksilerden biridir. Bu yıldızların parlaklığı gökbilimcilerin yıldızların uzaklığını (98 milyon ışıkyılı) ölçebilmelerini sağlıyor.

Bu çalışma için, ASU’daki Dünya ve Uzay Araştırmaları Okulu’ndaki Beus Kozmik Temeller Merkezi’nde araştırma görevlisi yardımcısı olan Carleton ve ekip, geniş bir veri yelpazesi kullandı.

Buna JWST’nin Yakın Kızılötesi Kamerasından (NIRCam) alınan görüntüleme verileri dahildir; Flagstaff, Arizona’daki Lowell Keşif Teleskobu üzerindeki DeVeney Optik Spektrografından elde edilen spektroskopik veriler; NASA’nın Galex ve Spitzer uzay teleskoplarından arşiv görüntüleri; ve Sloan Digital Sky Survey ve Dark Energy Camera Legacy Survey’den elde edilen yer tabanlı görüntüleme.

JWST’nin NIRCam’i çok yüksek açısal çözünürlüğe ve duyarlılığa sahip olup, ekibin bu uzak galaksideki yıldızları tek tek tanımlamasına olanak tanır. Tıpkı tek tek hücrelerin mikroskop altında odaklanması gibi, bu gözlemler de PEARLSDG’nin bileşenlerini keskin bir şekilde odağa getirdi.

Daha da önemlisi, görüntülemedeki belirli yıldızların tanımlanması, uzaklığı hakkında önemli bir ipucu sağladı; bu yıldızların kendine özgü bir parlaklığı var, dolayısıyla görünen parlaklıklarını JWST ile ölçerek ekip, ne kadar uzakta olduklarını belirleyebildi. Bu yıldızların kendi türlerinde gözlemlenecek en uzak yıldızlardan bazıları olduğu ortaya çıktı.

Ultraviyole, optik ve kızılötesi dalga boylarında gözlemlenen tüm arşiv görüntüleme verileri PEARLSDG’nin rengini incelemek için bir araya getirildi. Yeni oluşan yıldızların belirli bir renk imzası vardır; dolayısıyla böyle bir imzanın yokluğu, PEARLSDG’nin yeni yıldızlar oluşturmadığını göstermek için kullanıldı.

Lowell Keşif Teleskobu’ndaki DeVeney Spektrografı, hafif astronomik nesneleri farklı bileşenlerine ayırarak gökbilimcilerin bu nesnelerin özelliklerini ayrıntılı olarak incelemesine olanak tanıyor. Örneğin, spektroskopik verilerdeki özelliklerde gözlemlenen spesifik dalga boyu kayması, radar silahlarının Arizona yollarındaki sürücülerin hızını ölçmek için kullandığı Doppler etkisinin aynısını kullanarak PEARLSDG’nin hareketi hakkındaki bilgileri kodlar.

Bu, PEARLSDG’nin başka hiçbir galaksiyle ilişkili olmadığını ve gerçekten izole olduğunu göstermenin anahtarıydı.

Ek olarak, spektrumdaki belirli özellikler genç yıldızların varlığına duyarlıdır; dolayısıyla bu özelliklerin yokluğu, görüntüleme verilerindeki genç yıldızların yokluğuna ilişkin ölçümleri daha da doğruladı.

Carleton, “Bu, insanların böyle bir cüce galaksiye ilişkin beklentilerine kesinlikle aykırıydı” dedi.

Bu keşif, gökbilimcilerin galaksilerin nasıl oluştuğuna ve geliştiğine dair anlayışlarını değiştiriyor. Bu, birçok izole edilmiş hareketsiz galaksinin tanımlanmayı beklediğini ve JWST’nin bunu yapacak araçlara sahip olduğunu öne sürüyor.

Bu araştırma Ocak ayında sunuldu. 243 AAS basın toplantısı: Gökyüzündeki Tuhaflıklar,